信号识别装置和方法与流程

本发明实施例涉及信号处理技术，尤其涉及一种信号识别装置和方法。

背景技术：

超声回波信号的准确识别是超声应用技术中关键的一环，在医学超声、流量测量、气相测量等领域均有较广泛的应用。

目前采用的识别方法大部分是采用信号峰值识别，即接收到回波信号后进行检波，简单的识别阈值对应的时间作为回波信号收到的时间。

这种方法识别精度低，容易受到干扰，已经不能满足高精度场合的需要。

技术实现要素：

本发明提供一种信号识别装置和方法，以实现识别精度高，能够排除干扰，满足高精度场合的需要。

第一方面，本发明实施例提供了一种信号识别装置，包括依次电性连接的数字处理器、发射端换能器、调制解调器和接收端换能器；

所述数字处理器用于控制所述发射端换能器发射的第一路信号参数和第二路信号参数；

所述发射端换能器用于发送第一路信号和第二路信号；

所述调制解调器用于对所述第一路信号和所述第二路信号进行调制，得到调制信号；

所述数字处理器用于接收所述调制信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种信号识别方法，包括：

根据第一信号和第二信号生成调制信号，所述第一信号与所述第二信号间隔预设的时间周期；

通过发射端换能器发送所述第一信号和所述第二信号，供数字处理器根据所述调制信号确定回波信号时长。

本发明实施例包括依次电性连接的数字处理器、发射端换能器、调制解调器和接收端换能器；所述数字处理器用于控制所述发射端换能器发射的第一路信号参数和第二路信号参数；所述发射端换能器用于发送第一路信号和第二路信号；所述调制解调器用于对所述第一路信号和所述第二路信号进行调制，得到调制信号；所述接收端换能器用于接收所述调制信号，通过调制信号确定回波信号时长，以实现识别精度高，能够排除干扰，满足高精度场合的需要。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种信号识别装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种信号识别装置的电路示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种信号识别方法的流程示意图；

图4是本发明实施例二提供的数字处理器工作过程的流程示意图；

图5是本发明实施例二提供的第一路信号的波形示意图；

图6是本发明实施例二提供的一种确定回波信号时长的波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种信号识别装置的结构示意图，本发明实施例所提供的信号识别装置可执行本发明任意实施例所提供的信号识别方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。该装置包括依次电性连接的数字处理器101、发射端换能器102、调制解调器103和接收端换能器104；所述数字处理器101用于控制所述发射端换能器发射的第一路信号参数和第二路信号参数；所述发射端换能器102用于发送第一路信号和第二路信号；所述调制解调器103用于对所述第一路信号和所述第二路信号进行调制，得到调制信号；所述接收端换能器104用于接收所述调制信号。

上述数字处理器包括但不限于dsp芯片、微控制单元(microcontrollerunit；mcu)，又称单片微型计算机(singlechipmicrocomputer)或者单片机，其中，dsp芯片指能够实现数字信号处理技术的芯片。dsp芯片是一种快速强大的微处理器，独特之处在于它能即时处理资料。dsp芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

换能器，是指电能和声能相互转换的器件。在回声测深仪、多普勒计程仪和声相关计程仪中使用。将电能转换成声能的换能器称为发射端换能器；将声能转换成电能的换能器是接收端换能器。发射端换能器和接收端换能器通常是分开使用的，但也可以共用一个。其中，发射端换能器和接收端换能器的主要性能指标有：工作频率、频带宽度、电声频度、谐振频率时的阻抗、指向性和灵敏度等。

所述装置还包括多路模拟开关，所述多路模拟开关分别与所述数字处理器和所述发射端换能器连接；所述多路模拟开关用于通过通断控制所述第一路信号和所述第二路信号的电平。其中，所述数字处理器，具体用于：通过管脚输出所述第一路信号和所述第二路信号的电平，所述第一路信号和所述第二路信号通过所述多路模拟开关至所述发射端换能器。

上述第一路信号与第二路信号是由高低电平组成的信号，示例性的，从数字处理器的管脚输出第一路信号的高电平是3v高电平，输出第一路信号的低电平是0v低电平，第二路信号的高电平是3v高电平，输出第二路信号的低电平是0v低电平。当第一路信号和第二路信号的高电平通过多路模拟开关时，将多路模拟开关切换至开启状态，将第一路信号和第二路信号中3v的高电平放大成24v的高电平，再通过发射端换能器进行发射至接收端换能器。

示例性的，当第一路信号和第二路信号的低电平是0v低电平，将多路模拟开关切换至关闭状态，则发射端换能器发射0v低电平，通过发射端换能器进行发射至接收端换能器。

其中，第一路信号与第二路信号的高电平信号与低电平信号之间通过预设的时间进行发送，能够准确地检测回波信号的时长。

所述装置还包括：放大电路，其中，所述放大电路的一端与所述接收端换能器电性连接，所述放大电路的另一端与所述调制解调器电性连接。

接收端换能器接收到调制信号后，通过放大电路将调制信号发送至数字处理器，其中，放大电路包括：初级放大电路、公共放大电路、信号功率放大电路，数字处理器接收到调制信号后，再根据调制信号检测回波信号的时长，具体可参见图2示出的一种信号识别装置的电路示意图。

本发明实施例的技术方案，通过依次电性连接的数字处理器、发射端换能器、调制解调器和接收端换能器；所述数字处理器用于控制所述发射端换能器发射的第一路信号参数和第二路信号参数；所述发射端换能器用于发送第一路信号和第二路信号；所述调制解调器用于对所述第一路信号和所述第二路信号进行调制，得到调制信号；所述接收端换能器用于接收所述调制信号，并通过数字处理器中检测回波信号的时长，以实现识别精度高，能够排除干扰，满足高精度场合的需要。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种信号识别方法的流程示意图，本实施例可适用于检测回波信号时长的情况，该方法可以由信号识别装置来执行，具体包括如下步骤：

步骤310，根据第一路信号和第二路信号生成调制信号，所述第一路信号与所述第二路信号间隔预设的时间周期。

本实施例中，第一路信号和第二路信号通过数字处理器进行设定的，数字处理器实现如下过程，具体可参见图4示出的数字处理器工作过程的流程示意图：初始化变量、控制显示、按键输入部分、控制发射与接收、等待ad采集中断、ad数据存入内存、信号加窗、fir滤波、信号包络提取、识别信号特征值、计算信号特征值的起始点、判断起始点是否异常、插值法求取时间值。

上述第一路信号和第二路信号是由高低电平组成的信号，示例性的，图5示出了第一路信号的波形示意图，其中包括3v的高电平以及0v的低电平。第一路信号与第二路信号间隔预设的时间周期中有0.5个周期的相位差，示例性的，如第一路信号与第二路信号的周期间隔为(n+0.5)*t，n的取值为大于等于2且小于等于5，t为发射端换能器的振动周期。

步骤320，通过发射端换能器发送所述第一路信号和所述第二路信号，供数字处理器根据所述调制信号确定回波信号时长。

本实施例中，所述供数字处理器根据所述调制信号确定回波信号时长，包括：以零时刻为起始点，以所述调制信号出现反向特征值的时刻为终点，记为第一时长；以检测到所述调制信号为起始点，以所述调制信号出现反向特征值的时刻为终点，记为第二时长；计算所述第一时长与所述第二时长的差值，得到所述回波信号时长。

其中，调制信号的特征值可以是波峰特征值、也可以是波谷特征值，当调制信号在波形图水平基准线上是以一定的周期出现波峰特征值，则调制信号的反向特征值为波谷特征值；当调制信号在波形图水平基准线上是以一定的周期出现波谷特征值，则调制信号的反向特征值为波峰特征值。

本实施例中，第一时长是指接收端换能器开启时刻到调制信号出现反向特征值的时刻，记为t1，第二时长是指接收端换能器接收到调制信号到调制信号出现反向特征值的时刻，记为t2，具体可参见图6示出的一种确定回波信号时长的波形示意图，具体的，回波信号时长为t，由第一时长与第二时长做差值得到的。其中，由于第一路信号和第二路信号存在0.5个周期的相位差，使得形成的调制信号在波形图中会显示出明显的调制特性，其中，调制特性是指调制信号的包络部分出现明显的反向特征值，且出现反向特征值的时长△t大于接收端换能器的周期，示例性的，为接收端换能器周期的1.5倍。具体的，调制信号出现反向特征值时刻能够通过数字处理器计算得到，具体的是通过出现反向特征值的过零点的时刻进行统计得出的。

本发明实施例的技术方案，根据第一路信号和第二路信号生成调制信号，第一路信号与第二路信号间隔预设的时间周期，再通过数字处理器根据第一时长与第二时长计算得到回波信号的时长，其中，第一时长是以零时刻为起始点，以调制信号出现反向特征值的时刻为终点，第二时长是检测到所述调制信号为起始点，以所述调制信号出现反向特征值的时刻为终点，本实施例的技术方案识别信号精度高、抗干扰能力强，能够满足高精度识别信号的要求。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。